Bài giảng Vật lí 12 - Tiết 52 - Bài 30: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Tiết 52 - Bài 30: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

1. Chương VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Tiết 52 - Bài 30:
2. I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Dụng cụ: - Tấm kẽm tích điện âm - Tĩnh điện kế - Ánh sáng hồ quang
3. Zn ++ - - - - - - - - - -
4. Zn ++ + + + + + + - + +
5. I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện - Thí nghiệm - Kết quả Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm 2. Định nghĩa Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện
6. Ánh sáng nào gây ra hiện tượng quang điện trong thí nghiệm trên?
7. I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 3. Nếu chắn chùm sáng hồ quang bằng thủy tinh: Do thủy tinh hấp thụ tia tử ngoại và hiện tượng quang điện không xảy ra ➔ tia tử ngoại gây ra hiện tượng quang điện trong thí nghiệm trên. Có phải ánh sáng nào cũng gây ra hiện tượng quang điện hay không? ➔ Vậy, điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện là gì?
8. II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện.  ≤ 0 Giới hạn quang điện 0 của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó.
9. Vì sao lại cần điều Ta đã biết, ánh sáng có tính chất sóng điện từ. Theo kiện ≤ 0 thì hiện tượng quang thuyết sóng điện từ, khi sóng điện từ lan truyền đến kim điện mới xảy ra??? loại thì sẽ làm êlectron trong kim loại dao động, nếu cường độ ánh sáng kích thích đủ lớn thì êlectron sẽ bị bật ra, bất kể nó có bước sóng bao nhiêu. Vậy hiện tượng quang điện xảy ra gặp mâu thuẫn với thuyết sóng ánh sáng. Đi tìm lý thuyết mới
10. III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Giả thuyết Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng. Lượng tử năng lượng, kí hiệu , có giá trị là  = hf. 2. Lượng tử năng lượng Trong đó:  = hf. f là tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ, h là hằng số Plăng (h = 6,625.10-34 J.s).
11. III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 3. Thuyết lượng tử ánh sáng - Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon - Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. - Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng. - Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. Lưu ý: Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
12. c hc hA  A III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng - Khi chiếu ánh sang kích thích tới bề mặt kim loại, sẽ có sự hấp thu trọn vẹn từng phôtôn. Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectron. - Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát (A). - Để hiện tượng quang điện xảy ra:
13. Vậy bản chất của ánh sáng là gì? - Ánh sáng có tính chất sóng được thể hiện rõ qua hiện tượng giao thoa ánh sáng, hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, - Ánh sáng cũng có tính chất hạt được thể hiện rõ qua hiện tượng quang điện, khả năng đâm xuyên, ➔ Ánh sáng có tính chất lưỡng tính sóng - hạt. Lưu ý: Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất là điện từ.
14. IV. LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG ÁNH SÁNG CÓ LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT  dài  ngắn Tính chất sóng Tính chất hạt Hiện Hiện Khả Hiện Tác Tác tượng tượng năng tượng dụng dụng giao nhiễu đâm quang ion phát thoa xạ xuyên điện hóa quang
15. VẬN DỤNG Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng quang điện ngoài? A. Là hiện tượng êlectrôn bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi  tấm kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ rất cao B. Là hiện tượng êlectrôn bứt ra khỏi nguyên tử khi có e khác  bắn vào chiếu vào. C. Là hiện tượng êlectrôn bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi  có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó.  D. A và C
16. VẬN DỤNG Câu 2: Điều khẳng định nào sau đây là sai khi nói về bản chất của ánh sáng?  A. Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt B. Khi bước sóng có bước sóng càng ngắn thì thì tính chất hạt  càng thể hiện rõ, tính chất sóng càng ít thể hiện. C. Khi tính chất hạt thể hiện rõ nét, ta dễ quan sát hiện tượng  giao thoa của ánh sáng. D. Khi ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm  xuyên càng mạnh.
17. VẬN DỤNG Câu 3: Giới hạn quang điện của Natri là 0,5µm. Hỏi bức xạ nào sau đây có thể gây ra được hiện tượng quang điện đối với kim loại natri?  A. Tia tử ngoại  B. Tia hồng ngoại  C. Tia tím  D. A và C
18. VẬN DỤNG Câu 4: Cho h=6,625.10-34Js, c=3.108m/s. Tính năng lượng của phôtôn có bước sóng 500nm?  A. 3,98.10-17J  B. 3,98.10-19J  C. 2,5.10-16J  D. 24,8J
19. VẬN DỤNG Câu 5: Công thoát electrôn ra khỏi một kim loại là A = 1,88 eV. Giới hạn quang điện của kim loại đó là :  A. 0,66.10-19µm  B. 0,33µm  C. 0,2210-19µm  D. 0,66µm